电阻抗断层成像技术研究进展

电阻抗断层成像(EIT)是一种重要的医学成像方法,通过对物体表面的分布电测量来获知物体内部的电特性图像,有着良好的应用前景.本文对EIT的硬件系统和成像算法的研究进展作了全面的描述.首先对硬件部分的信号源和驱动模式进行了介绍,并对目前使用的EIT系统作了简要的分析;然后介绍了成像算法,从二维和三维成像两个方面对目前EIT的重建算法进行阐述.最后,对EIT进行了讨论和总结.     

电阻抗断层成像技术进展

电阻抗断层成像技术分为:静态EIT(以电阻抗分布的绝对值为成像目标)和动态EIT(以电阻抗分布的相对值为成像目标),它是近年来国内外生物医学工程研究的比较热门的一种成像技术。因为与已有的X射线成像、计算机断层扫描成像(CT)、核磁共振成像(MRI)及超声成像相比,这种新的成像技术不仅具有解剖学的特征信息,还有功能性成像的性质。又因为它的无创、简单、便宜、容易应用等特点,在临床有着很好的应用前景。本文通过数学、物理以及应用上的论述并结合了最新的国内外科研动态。介绍了电阻抗断层成像技术的数学计算(包括算法和算法分析),物理基础(激励方式,激励频率,驱动模式),揭示了电阻抗断层成像技术的基本原理,并展示了此项技术的临床应用情况。     

光声结构与功能成像技术研究进展

光声成像技术利用短脉冲激光激发产生光声信号,可重建出组织的光吸收分布图像,它结合了纯光学成像的高对比度和纯声学成像的高分辨率特性.光声成像技术不仅能够有效的刻画生物组织结构,还能够精确实现无损功能成像,为研究生物组织的形态结构,生理、病理特征,代谢功能等提供了全新手段.本文简要分析了光声信号产生的机理,总结报道了目前实验室几套典型的成像系统及其最新应用进展,指出光声成像作为一种新型的生物医学成像方法,可望引发生物医学影像领域的一次革新.     

基于直线电机的大视场快速光声显微成像系统

光声成像技术是近年来发展的一种新型的无损医学成像技术,它是以脉冲激光作为激发源,以检测的声信号为信息载体,通过相应的图像重建算法重建组织内部结构和功能信息的成像方法。该方法结合了光学成像和声学成像的特点,可提供深层组织高分辨率和高对比度的组织层析图像,在生物医学临床诊断以及在体成像领域具有广泛的应用前景。目前光声成像的扫描方式主要有基于步进电机扫描方式和基于振镜的扫描方式,本文针对目前步进电机扫描速度慢(10 mm×10 mm;0.001帧/s),振镜扫描范围小(1 mm2)的不足,发展了基于直线电机扫描的大视场快速光声显微成像系统。同一条扫描线过程中直线电机速度最高可达200 mm/s。该技术采用逐线采集光声信号的方式,比逐点采集光声信号的步进电机快800倍。该系统对10 mm×10 mm全场扫描的扫描速度为0.8帧/s。最大可扫描视场范围可以达到50 mm×50 mm。大视场快速光声显微成像系统的发展将为生物医学提供新的成像工具。     

磁共振成像术的基本原理和基本结构

核磁共振(Magnetic Pesonance)作为一种物理现象,用于物理、化学、生物学和医学领域已有20余年的历史。1973年Lauterbur等人首先报导核磁共振成像的技术。近年来作为医学影像的一部门,发展十分迅速,已在世界范围内得到推广。我国也开展了这方面的工作。为避免与核医学中放射成像混淆,现在将此技术称为磁共振成像术(Magnetic Resonance Imaging,简称MRI)。MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术,也不同于已有的X线成像术(CT)。所以用电诊断疾病具有很大的潜在优越性,MRI虽与CT有许多不同之处,但也似都属于计算机成像。且所成图像都是体层图像。因此在图像解释上的许     

Stokes参量共焦显微术用于弱各向异性物质的成像研究

提出将基于Stokes参量的偏振共焦显微成像技术应用于弱各向异性物质的成像研究。通过将分振幅Stokes参量测量法与共焦扫描成像技术相结合的方法,得到了基于Stokes参量测量的偏振共焦显微成像系统。利用该系统对具有弱各向异性的生物组织样品进行逐点测量,通过四个通道同时测量获得全部的Stokes参量。再以计算得到的偏振参量作为成像物理量进行图像重建,获得对应Stokes参量、偏振度、相位差、方位角和椭率角的空间分布图像,从而对生物组织实现细胞水平的偏振显微成像研究。实验结果表明:基于Stokes参量的偏振共焦显微成像技术能够获得弱各向异性的生物组织样品的显微图像,并通过比较样品的Stokes参量及相关偏振参量的分布图像,提取样品全部的偏振信息,从而为生物组织的特性研究提供更丰富的信息。     

对X射线在医学影像中的影响研究

人们利用X线穿透能力强的特点,根据人体不同的组织对X线的吸收程度不同,均匀的X线穿透人体组织后,其不均匀的分布其实就是人体组织的投影。把这种成像技术应用在医学上,就可以得到患病处的位置信息。文章介绍了X线的原理及在医学影像上的作用。     

磁共振水成像对脊柱疾病诊断中的应用价值

目的:探讨磁共振水成像技术对脊柱疾病诊断的应用价值。方法:采用快速高级自旋回波(FASE)、重T2WI及脂肪抑制序列对300例病人检查行磁共振椎管水成像(MRmyelography,MRM)。结果:MRM显示正常25例,MRM异常275例,清楚显示原发病变与邻近脊髓腔、脊髓、神经根的相关关系。结论:MRM具有无创伤、无辐射、速度快,不需对比剂,患者易接受的特点。MRM与常规MRI图像结合可获得全面、客观的病变信息,MRM图像可取代X线脊髓造影和CT脊髓造影。     

MSCT 灌注成像在肾细胞癌临床应用价值研究*

目的:探讨肾细胞癌多层螺旋CT(MSCT)灌注成像特征,并研究其临床应用价值。方法:肾癌患者69例,采用64排多层螺旋CT对其肾脏进行平扫及灌注增强扫描,使用renal tumor perfusion软件对图像进行后处理,自动生成时间-密度曲线(TDC),各种灌注图像及感兴趣区(ROI)内的灌注参数,包括血流量(BF)、血容量(BV)、平均通过时间(MTT)及表面通透性(PS),将得到的灌注参数分别进行统计分析。结果:肾癌肿块灌注参数与已测得的正常肾皮质各灌注参数值均存在显著性差异(P值均<0.01),其中,正常肾皮质的BF值、BV值及PS值均高于肾癌组织,MTT值则相反;肾癌肿块灌注参数与已测得的正常肾髓质各灌注参数值同样存在显著性差异(p值均<0.01),正常肾髓质各灌注参数值均低于肾癌组织,而PS值二者之间差别不显著(P<0.05);肾癌患者健侧肾皮髓质灌注参数值与已测得的正常肾皮髓质各灌注参数值及肾癌患者癌旁正常肾皮髓质各灌注参数值,三者之间差异无统计学意义(P>0.05)。结论:多层螺旋CT(MSCT)灌注成像在显示肾脏形态的同时,还可定量测量皮髓质的血流灌注情况,间接反映肾脏生理特征。     

磁共振指纹成像技术及其最新进展

磁共振指纹(magnetic resonance fingerprinting, MRF)技术是一种快速、多参数、定量化的磁共振成像新技术.该技术打破现有磁共振技术定性成像的局限性,在磁共振量化成像方式、提高抗噪性能、抗运动干扰性能方面获得了革命性的突破,并使亚体素级的参数反演成为可能,是支撑精准医学研究的有效测量手段. MRF技术采用具有特殊时域变化特征的射频(radio frequency, RF)脉冲序列对成像对象进行时空域编码采样,产生由其组织生理参数和RF脉冲序列所决定的时空图像并由此获得空域信号的时间演化曲线(指纹);与此同时,利用Bloch方程与计算机仿真在相同的RF脉冲序列下,对组织所有可能产生的指纹信号进行计算机模拟,形成指纹库(字典).然后借助模式识别、数据挖掘等信息处理技术在字典中搜索与实测指纹信号相匹配的词条,从而索引到其对应的组织生理参数,实现量化成像.本文从成像机理、字典设计、重建算法等方面对MRF技术进行全面的阐述和分析,对MRF技术及其应用的最新进展进行评述,并对其未来的发展趋势提出预测与展望.     

超声弹性成像技术在乳腺肿块诊断中的研究进展及应用

超声弹性成像技术(UE)是一种新的超声成像技术,能够根据组织硬度进行成像,估计出组织内部的弹性信息,从而反映它的结构特点,该技术较传统触诊检查更加客观,在乳腺肿块的鉴别诊断中有较高的价值,其临床应用广泛并且得到了快速的发展。现就国内外文献对UE技术的原理、图像分析方法、技术研究进展及其在乳腺肿块鉴别诊断中的应用进行综述。     

肾癌高发人群正常肾脏MSCT灌注成像研究

目的:探讨40-70岁肾癌高发人群正常肾脏MSCT灌注成像特征.方法:正常志愿者109例,采用64排多层螺旋CT对其肾脏进行平扫及灌注增强扫描,使用后处理renal tumor perfusion软件对图像进行后处理,得出正常肾脏皮髓质包括血流量(BF)、血容量(BV)、平均通过时间(MTT)及表面通透性(PS)四个灌注参数,比较同一灌注参数在皮髓质、左右侧及不同性别之间的差异.结果:受检对象除3例腹式呼吸明显,不能完成同层扫描外,其余106例均得到理想图像及数据,肾皮质与髓质BF值、BV值及PS值灌注参数值存在显著性差异(P值均＜0.01),但肾皮质与髓质MTT值无显著性差异(P＞0.05).左右侧皮质间及髓质间灌注参数无统计学差异(P＞0.05).男女皮质间及髓质间灌注参数无统计学差异(P＞0.05).结论:多层螺旋CT(MSCT)灌注成像在显示肾脏形态的同时,还可定量测量皮髓质的血流灌注情况,间接反映肾脏生理特征.     

基于阵列式换能器的光声成像系统的实现

目的:本文设计了一套光声成像(photoacoustic imaging,PAI)系统,由脉冲激光、阵列换能器、临床超声(ultrasound,US)主机、软件平台以及成像样品组成。系统的图像质量、最大成像深度等重要参数需通过实验进行确定。方法:使用本系统对黑色头发丝横截面进行成像,比较、分析光声(photoacoustic,PA)信号幅值的半极大处全宽度以量化图像分辨率。此外,使用系统对特定的光吸收体和鸡胸肉组织进行成像,确定系统的成像深度。结果:实验结果证明了PAI系统的实现,其PA图像的平均轴向和横向分辨率分别约为0.18 mm和1.44mm,系统的最大成像深度达到4.6 cm。结论:本PAI系统PA图像分辨率优于US主机获得的US图像分辨率,系统最大成像深度与其他国际研究组的系统成像深度的数量级一致。通过进一步优化与活体组织实验的开展,本PAI系统将有望实现临床成像诊断。     

不用造影剂的磁共振血管成像新技术TSA

2007年11月21日,东芝美国医疗系统公司推出了一种不用造影剂进行血管显像的(Time and Space An- giographv,TSA)的磁共振成像技术。东芝称TSA技术的推出是在不用造影剂的情况下获得磁共振动态血流成像能力,在评价血液动力学流速、功能评价和血管结构显像上非常有用。该项技术是在东芝磁共振成像Time-SLIP技术基础发展的,特别适合于有循环系统疾病和肾脏循环障碍的病人。对于脑卒中病人TSA能对灌注受损部位清晰显像。该技术具有极高的时间分辨率和连续变化的脉冲反向谐波显像能力,其动态图像能够显示出血液的流动情况。     

高分辨率成像新技术

据报导,由日本日立公司、MITI测量研究实验室、国立高能物理研究室和Tsukuba大学的专家们组成的联合科研小组从一九九七年就开始进行利用X线相位差的高灵敏成像新技术的研究和开发。虽然,对常规X线系统图像质量的改进一直在进行着共同的努力和探讨,但是此次的科研项目的目的是开发一种全新的成像技术,这种新技术可使图像的清晰度比常规的提高1000倍。     

基于径向基函数神经网络的肺部加权频差电阻抗成像方法

目的 对肺通气过程进行床旁实时连续图像监控，是机械通气患者和临床医生的迫切需求。肺部电阻抗成像（EIT）可反映呼吸引起的胸腔电特性变化分布，在肺通气监测方面具有天然的优势。本文目的在于建立基于径向基函数神经网络（RBFNN）的肺部加权频差电阻抗成像（wfd-EIT）方法，实现对肺通气的高空间分辨率成像。方法 利用肺部wfd-EIT成像方法实时描绘胸腔电导率分布状况，再通过RBFNN将目标区域可视化并精准识别其边界信息。首先通过数值分析模拟，在各个激励频率利用COMSOL与MATLAB软件建立2 028个仿真样本，分为训练样本集和测试样本集，验证所提出成像方法的可行性和有效性。其次，为了验证仿真结果，建立肺部物理模型，选用具有低电导特性的生物组织模拟肺部通气区域，对其进行成像实验，并采用图像相关系数（ICC）和肺区域比（LRR）定量数据衡量成像方法的准确性。结果 wfd-EIT方法可以在任意时刻进行图像重建，并能够准确反映出目标区域的电特性分布；利用基于RBFNN的算法能够增强目标区域的成像精度，ICC可达0.94以上，更好地凸显其边界轮廓信息。结论 通过wfd-EIT成像方法，利用多频阻抗谱同步测量实现目标区域的快速可视化，并结合RBFNN网络逼近任意非线性函数的优点，实现对目标区域电特性变化的精准识别，为下一步进行临床肺通气的EIT图像监测奠定了理论和技术基础。     

绚丽多彩的医学成像技术

近10余年来在医学新领域内,医学成像技术异军突起、突飞猛进,连续获得了突破性进展,使临床诊断学面目一新。现将医学成像技木及其新的进展作一概述。传统的X线诊断学自1895年由德国物理学家伦琴首先发现X线后,X线巳成为目前医学诊断和治疗疾病的主要手段之一,X线机也成为医学上常用的主要设备。早期的X线机结构简单、成像的空间分辨率较低。50年代以后,X线机设备发展很快,普遍采用影像增强电视系统,提高了分辨率和图像清晰度,一直是最可靠的仪器,被广泛用于肺部及骨折的诊断。随着X线造影检查技术的迅速发展,出现了脑、心血管、消化道快速动态摄影。在     

超声弹性成像技术及其应用

超声弹性成像作为一种新的超声成像方法,它通过获取有关组织弹性信息进行成像,弥补了X射线、超声成像(US)、磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)等传统医学成像模态不能直接提供组织弹性的不足,具有无创、简单、便宜、容易应用等优点,被广泛应用于临床,成为目前医学弹性成像的一个研究热点。本文介绍了弹性成像基本的原理,详细阐述了血管内超声弹性成像、超声振动声成像、超声剪切波弹性成像、瞬时弹性成像、心肌弹性成像等不同激励方式下的几种超声弹性成像的基本原理、成像方法、国内外目前的研究现状、成像优缺点等,叙述了超声弹性成像在乳腺检测、前列腺癌的检测、射频消融监测和检测、冠状动脉粥样硬化的治疗等临床应用,并总结了超声弹性成像的发展趋势。     

光学相干断层成像在临床医学中的应用

光学相干断层成像(OCT)是一种基于弱相干光学断层成像技术,可以对生物组织活体断层成像,是继计算机X射线摄影(CR)和数字X射线摄影(DR)、超声、电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)之后又一新的生物组织成像方法。OCT在眼科、皮肤科、心血管科、肿瘤科、骨科、口腔科、妇科等对组织病变的早期光学诊断和实时动态监测方面具有广泛的应用及重要的临床价值。本文就OCT的基本原理、研究现状、主要的临床应用和应用过程中存在的问题进行综述并展望未来相关的发展趋势。     

生物组织光声粘弹显微成像

提出一种反演生物组织粘弹信息的新型无损光声粘弹显微成像方法,它是以强度调制激光作为激发源,通过检测光声（Photoacoustic,PA）信号的相位重建组织粘弹特性分布的成像方法.实验利用不同浓度的琼脂样品来验证光声粘弹显微测量中相位随浓度变化的依赖关系.利用埋有头发丝的琼脂样品来测试这种显微方法的成像分辨率.利用具有不同粘弹性的离体生物组织来验证系统的成像能力.实验结果表明,这种新方法能够高分辨率和高对比度地重建出具有不同粘弹性的生物组织的光声粘弹显微图像,有望实现组织结晶类病变水平的显微在体检测.